隧道斷層段開挖及處治方案

1、臺州市黃巖沙埠至茅畬公路工程一標段隧道斷層、淺埋段開挖及處治施工方案1、編制依據(jù)及編制原則編制依據(jù)合同文件、茅畬嶺隧道施工圖設計。公路隧道設計規(guī)范(JTG D70-2004 )、公路勘測規(guī)范 (JTJ061-99 )、公路隧道施工技術規(guī)范(JTJ042-94 )、錨桿噴射碎支護技術 規(guī)范(GB50086-2001 )、公路工程質量檢驗評定標準(JTJ071-98 )、水泥 混凝土路面施工及規(guī)范(GBJ97-87 )、建筑裝飾裝修工程質量驗收規(guī)范(GB50210-2001 )、地下工程防水技術規(guī)范(GB20108-2001 )、公路工程施 工安全技術規(guī)范(JTJ076-95 )。國家、省相關法律

2、與規(guī)定。我單位目前的勞動力、施工機械設備能力、技術管理和現(xiàn)場地質實 際調查。我單位歷年類似工程施工經驗、技術積累及設備。編制原則嚴格遵守合同文件規(guī)定的施工工期，積極穩(wěn)妥、合理安排施工，在 工期安排上盡可能提前完成。在堅持實事求是的基礎上，力求”技術先進、科學合理、經濟適用”。 在確保工程質量標準的前提下，積極采用新技術、新工藝、新機具、新材料、新 測試方法。分清分項工程主次，合理安排施工工序，采用流水作業(yè)施工，使各 工序緊密銜接，保證隧道開挖、支護、二次襯砌及附屬工程分步分期完成。重視各項準備工作，特別重視施工的外部條件，使施工計劃建立在 可行的基礎上。重視各項準備工作，特別重視施工的外部條件

3、，使施工計劃建立在 可行的基礎上。貫徹多層次技術結構和技術政策，在施工中層層把關，確保工程一 次成優(yōu)。盡量利用原有的設施，減少各種臨時工程量；盡量利用當?shù)氐默F(xiàn)有 資源，合理進行場地規(guī)劃，節(jié)約施工用地，不占或少占農田；保護環(huán)境，防止污 中鐵十五局集團第一工程有限公司臺州市黃巖沙埠至茅畬公路工程一標段染和施工事故，做到文明施工。. 3編制范圍本工程隧道淺埋段、斷層破碎帶、圍巖破碎帶及裂隙密集帶。2施工技術方案1總體施工方案通過綜合超前地質預報，切實掌握斷層帶的情況，包括破碎帶的寬度、填充 物、地下水以及隧道軸線與斷層構造線方向的組合關系，施工前根據(jù)有關施工技術和機具設備條件，確定通過斷層地段的施工

4、方法。當斷層帶內充填軟塑狀的斷層泥或特別松散的顆粒時，則采用CRD法、CD法或三臺階臨時仰拱法施工。斷層地段出現(xiàn)大量涌水時，則采取排堵結合的治理 措施；通過斷層地段的各施工工序之間的距離盡量縮短，盡快地使斷層地段全斷面襯砌封閉，以減少巖層暴露、松動和地壓增大。采用爆破掘進通過斷層時，嚴格掌握炮眼數(shù)量、深度和裝藥量，盡量減小爆 破對圍巖的震動；采用上下導坑掘進施工時，具下導坑不宜超前過多，掘進后隨 即將下導坑予以臨時襯砌。斷層地帶的支護應寧強勿弱，并應經常檢查加固，實 行襯砌緊跟開挖面完成，襯砌斷面盡早封閉。2施工工藝流程及施工方法施工工藝流程施工工藝流程詳見圖1施工工藝流程圖。施工工藝地質預報

5、對于構造復雜的大規(guī)模斷層，以地面探測和少量的地質鉆孔為主，推斷地下臺州市黃巖沙埠至茅畬公路工程一標段一定深度的地質條件與隧道施工實際遇到的地質條件之間的差異。而隧道施工對地質體的變化又非常敏感，特別是對于大斷面開挖，更要求準確預報施工前方的 工程地質和水文地質條件。因此，必須把地質超前預報作為一個工序納入生產過 程。臺州市黃巖沙埠至茅畬公路工程一標段施工設計圖施工準備、確定總體施工方案，配備勞力、機械、材料地質超前預報確定輔助方法確定施工方法：開挖斷面形式、支護形式、 開挖方法、施工順序、斷面閉合方式修改施工方案鋪底圖1施工工藝流程中鐵十五局集團第一工程有限公司臺州市黃巖沙埠至茅畬公路工程一標

6、段前期準備：收集和熟悉與工程有關的地質資料，研究隧道施工所涉及的主 要地質問題，制定超前預報方案。預報方法：采用超前平導方案，以平導與正洞地質、水文觀測素描和平導與正洞地質類比為主，輔以地震波、聲波、鉆速測試，巖石微觀研究，鉆孔探水 研究，紅外探水研究，赤平極射投影作圖等，互相補充驗證。預報的重點內容：預報開挖面前方的地質情況、圍巖級別、斷層、軟弱破 碎帶在前方暴露的位置和對施工的影響、地下水的活動情況。預報方式：根據(jù)勘測設計成果和施工階段的觀測結果，進行綜合分析處理，分階段作出預報。1長期預報：根據(jù)地質背景，確定地質構造形式，建立具體的地層和構造標 志，以地質觀測和類比為主要手段，并通過物探

7、、鉆孔等手段加以驗證，總體預 報斷層的規(guī)模、分布、性質、構造風帶、富水性等，并分析做出工程地質評價。2期期預報：巖石微觀構造研究：在地面不同部位采集巖樣，進行長期的微觀鑒定和巖組 分析，進一步論證斷層范圍、構造分布等。b.工程地質類比：根據(jù)超前平導日常觀測積累的素材，做出巖體分段穩(wěn)定性 評價，采用地質類比方法推演正洞，同時根據(jù)對正洞掌子面和側壁剖面的觀測， 結合地質背景，預報正洞前方和超前平導的巖體的穩(wěn)定性及富水性情況。c.預報方法：一是各種圖析法，即利用赤平極射投影、實體比例投影等作圖法，分析巖體穩(wěn)定狀況，判斷可能失穩(wěn)的巖塊的分布，提供預報（可以超前平導 分段作圖預報相應的正洞，也可以用正洞

8、的資料預報前方相似的地段）；二是地震反射波法，即在掌子面排列布置地震探測的激發(fā)和反射波接受裝置，以接受反中鐵十五局集團第一工程有限公司臺州市黃巖沙埠至茅畬公路工程一標段射波。對于巖性單一、走向與隧道軸線接近于正交的斷層， 只要存在破碎程度有 差異的界面，便可產生較強的反射波，據(jù)此可以判斷隧道前方巖體的破碎程度和 范圍。3短期預報：學子面及其附近的觀測預報：通過地質觀測素描地質作圖，可以分析判斷掌 子面與其前方(一般數(shù)米以內)不良地質構造的距離和巖體穩(wěn)定情況， 提出開挖 注意事項和防塌措施。b.掌子面超前鉆孔和聲波法預報：通過 30m深鉆孔的巖粉、鉆速、水質等 的變化情況，配合聲波單孔探測和跨孔

9、穿透測試，綜合判斷并預報前方水文、地 質條件。預報效果檢查：開挖至預報位置時，應對實際情況進行素描，和預報地質資料進行對比，以此來評價預報的準確性，積累經驗，并為以后的預報提供參考。超前平導對于地下水十分發(fā)育、靜水壓力較大的軟弱破碎地層，應設置超前平導，排水降壓。(1)平導的位置、長度、斷面尺寸等設計參數(shù)的選取，應根據(jù)判明的地下水主要補給方向和范圍，以不影響正洞穩(wěn)定為前提，同時考慮排水降壓、超前地質預報雙重功能的發(fā)揮，以及便于施工等因素。(2)平導施工不宜進行圍巖注漿堵水，開挖前應在學子面鉆孔排水(孔長1015m),宜用常規(guī)的支護手段隨挖隨支，支護緊跟，達到堵渣排水的目的。(3)平導一般應超前

10、正洞數(shù)百米。超前支護臺州市黃巖沙埠至茅畬公路工程一標段斷層施工超前支護多采用兩種方法：洞身超前管棚支護、超前小導管注漿加 強支護。洞身超前管棚施工鉆孔采用GLP -150型電動地質鉆機。施工時鋼管沿隧道周邊以5外插角鉆入圍 巖，施鉆時安設導向架或在型鋼鋼架腹板開孔以穿管棚。運用測斜儀進行鉆孔偏斜度測量，嚴格控制管棚打設方向。隧道周邊布孔環(huán)向間距40cm,鉆孔從兩側拱腳對稱地向拱頂鉆孔頂管，使下部注漿體有力地支托其上部的鉆進和頂管， 同 時采用“前進式”注漿加固圍巖和鉆孔頂管，盡量使圍巖的承托力加大，以減小鉆 頭的下?lián)?。管棚制作管棚超前預支護采用外徑小89mm、壁厚6mm的熱軋無縫鋼管及鋼花管，

11、 每節(jié)鋼管兩端均預加工成外絲扣，同一斷面內接頭數(shù)量不超過總鋼管數(shù)的50%。鋼管前端呈尖錐狀，尾部焊接小10加勁箍，管壁四周鉆孔徑1016mm的壓漿 孔，呈梅花形布置，尾部留不鉆孔的止?jié){段150cm 0圖中編號為單號者采用鋼花管，雙號者采用鋼管，施工時先打設鋼花管并注漿，然后打設鋼管，以便檢查 鋼花管的注漿質量。管棚兩環(huán)之間搭接長度不小于3m o注漿注漿采用立式灰漿攪拌機和注漿泵 （YZB-150/10型全液壓注漿泵），漿液采 用水泥漿液，注漿參數(shù)：水泥漿液水灰比為 1:1 （重量比）；注漿壓力：0.5 2.0MPa。單根鋼花管的注漿量按 Q=TtR2L”估算式中R為漿液擴散半徑，取R=0.6L

12、0; L0為注漿鋼花管的間距；L為鋼花管長；刀為圍巖孔隙率，斷層破碎帶臺州市黃巖沙埠至茅畬公路工程一標段一般取值5%。注漿前進行現(xiàn)場注漿試驗，根據(jù)實際情況調整注漿參數(shù)，取得管棚注漿施工經驗。注漿結束后用 M5水泥砂漿充填鋼管，以增強管棚強度。施工工藝流程見圖2超前長管棚施工工藝流程圖，超前長管棚布置見圖3 超前長管棚布置示意圖。圖2超前長管棚施工工藝流程圖臺州市黃巖沙埠至茅畬公路工程一標段臺州市黃巖沙埠至茅畬公路工程一標段長管棚施工示意圖89mm厚6m涌漿管棚，外插角12管棚縱向布置示意圖環(huán)向間距40cm (50cm) TOC o 1-5 h z =I 工 工 1111111 III 工 工1

13、11寸中鐵十五局集團第一工程有限公司臺州市黃巖沙埠至茅畬公路工程一標段圖3超前長管棚布置示意圖臺州市黃巖沙埠至茅畬公路工程一標段超前小導管注漿加強支護采用風動鑿巖機鉆孔插管，注漿前對開挖面及 5.0m范圍內坑道噴射厚5 10cm碎封閉，采用注漿機注入水泥漿，由兩側對稱向中間進行，自下而上逐 孔注漿，出現(xiàn)竄漿或跑漿時，采用間隔注漿。布孔 以緊靠開挖面的格柵鋼架（鋼架）為支點，形成管架支護 環(huán)進行布孔。每個注漿眼間距為 0.4m ,注漿管長3.5m。鉆孔 按布置的注漿眼位置鉆眼，鉆孔采用小48mm的鉆頭，鉆 孔外插角應控制在15左右。頂管 小導管采用外徑小42mm鋼花管，管壁四周按15cm間距 梅

14、花形、鉆設4 8mm壓漿孔，為防止漏漿，管尾端無孔部分長 1m,管前端鍛成 鐵尖，尾端焊上小8mm鋼筋加勁箍，導管頂入長度不小于鋼管長度的 90% o封堵 導管打入后，用塑料泥（40Be水玻璃拌臺525#水泥）封 堵孔口導管與孔壁間隙。注漿 水泥漿水灰比為0.51.0之間調節(jié)，液漿由稀到濃逐級 變換，即先注稀漿，然后逐級變濃至1.0為止。注漿壓力控制在1MPa內，注漿 達到設計注漿量和注漿壓力時可結束注漿。注漿過程中隨時觀察注漿壓力，分析注漿情況，防止堵塞、跑漿，做好注漿記錄，以便分析注漿效果。注漿異常的處理發(fā)生用漿時，在有多臺注漿機的條件下，同時 注漿，當注漿機較少時將用漿孔及時堵塞，輪到該

15、管注漿時，再拔下堵塞物，用 鐵絲或細鋼筋將管內雜物消除并用高壓風或水沖洗，然后再注漿。水泥漿進漿量很大，壓力長時間不開高，則調整漿液濃度及配合比，縮短凝 膠時間，進行小泵量低壓力注漿或間歇式注漿，使?jié){液在裂隙中有相對停留時間，中鐵十五局集團第一工程有限公司臺州市黃巖沙埠至茅畬公路工程一標段以便凝膠，但停留時間不能超過混合漿的凝膠時間超前小導管,6 42,510現(xiàn)場試驗地質調查注漿參數(shù)設備準備臺州市黃巖沙埠至茅畬公路工程一標段圖5超前小導管施工工藝流程圖超前小導管施工見圖4超前小導管施工示意圖。施工工藝流程詳見圖 5 超前小導管預注漿施工工藝流程圖。洞身開挖斷層開挖方法一般采用采用CRD、CD法

16、或三臺階臨時仰拱法施工。CRD 法施工CRD法施工應堅持“弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的原則，堅持小炮開挖或人工開挖，嚴格控制裝藥量。每循環(huán)進尺控制在 1m左右。工序變 化處鋼架（或臨時鋼架）應設置鎖腳鋼管以確保鋼架基礎穩(wěn)定。施工過程中每次 拆除單極臨時鋼架的長度不能超過 10m,以確保施工安全。其開挖工序見圖6CRD法開挖工序圖。臺州市黃巖沙埠至茅畬公路工程一標段2.22.4.2 CD 法施工CD法施工堅持小炮開挖，嚴格控制裝藥量。每循環(huán)進尺控制在1m左右。工序變化處鋼架（或臨時鋼架）應設置鎖腳鋼管以確保鋼架基礎穩(wěn)定。施工過程 中每次拆除單極臨時鋼架的長度不能超過 10m,以確保

17、施工安全。開挖工序見圖7CD法開挖工序圖。2.2.2.4.3三臺階臨時仰拱法施工三臺階臨時仰拱法施工堅持“弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的原則，每循環(huán)進尺控制在1m。具工序見圖8三臺階臨時仰拱法工序 圖。臺州市黃巖沙埠至茅畬公路工程一標段系統(tǒng)徑向錨桿拱郊64城 前小導至(L=l.5r ,環(huán)句耳距一0cn中壁交叉(CRD法施工工序橫斷面示意圖拱墻一次襯砌隧底填充初期支護噴混凝土邊墻基座拱屋次襯砌隧底京17初期支護乏噴混凝土基座賁8cmff C2瞪藥團掌子囿300中壁交叉(CRD法施工工序平面示意圖臨時支護噴流T中壁(CRD法施工工序縱斷面示意圖CRIte施工工序說明T 4 I I |

18、t 130011 噴8cnC20&，封閉學了面圖6 CRD法施工工序圖中2徵向連接鋼筋，環(huán)向間距1.2m型鋼鋼架，縱向間距1m序號施工工序說明1、利用，但環(huán)杲工出+囚杲腮伴勝旭惻蛙6 42/、守昌及守見惻堂6 221十岫村也刖文護。(2)、弱爆破部。(3)、噴8cnff混凝土封閉掌子面。(4)、施作部導坑周邊的初期支護和臨時支護，即初噴4cms混凝土，架立120(或I18)鋼架和I18臨時鋼架，并設鎖腳錨桿，安設I18橫撐。(5)、鉆設徑向錨桿后復噴混凝土至設計厚度。2(1)、羽爆破升挖部。、口t射8cm?混凝土封閉掌子面。(3)、導坑周邊部分初噴4cnff混凝土。(4)、接長120(或I18

19、)鋼架和I18臨時鋼架，并設鎖腳錨桿，安設I18橫撐。(5)、鉆設徑向錨干后復噴射混凝土至設計厚度。3開挖部并施作導坑周邊的初期支護和臨時支護，步驟及工序同。4打愴徘開幗件令見同世啊仞朗文,科愉陽文,，步瞬以工序|可。5(1)、在滯后于都一段距禺后，人工開挖部。(2)、隧底周邊初噴4cms混凝土。(3)、接長I20(或I18)鋼架和I18臨時鋼架，復噴射混凝土至設計厚度。6(1)、在滯后于都一段距禺后，弱爆破開挖部。(2)、隧底周邊部分初噴4cnff混凝土。(3)、接長I20(或I18)鋼架，復噴射混凝土至設計厚度。7(1)、根據(jù)監(jiān)控量測結果分析，待初期支護收斂后，拆除 I18臨時鋼架及臨時橫

20、撐。(2)、灌注口部邊墻基礎與仰拱及隧底填充(仰拱與填充分次施作)。8利用襯砌模板臺車一次性灌注叩部襯砌(拱墻襯砌一次施作)。說明：本圖尺寸除鋼筋尺寸以mm計外，余均以cm計;本圖為W級軟質巖及V級圍巖地段施工工序。中鐵十五局集團第一工程有限公司臺州市黃巖沙埠至茅畬公路工程一標段圖6CRD法開挖工序圖系統(tǒng)徑向錨桿噴混凝土超前中壁（CD法施工工序橫斷面示意圖格柵鋼架，縱向間距1m小2繳向連接鋼筋 環(huán)向間距1.2m300中壁（CD法施工工序縱斷面示意圖nCEfe施工工序說明予三她_L_LJ予說明11）、利用上一依壞朱工吧現(xiàn)朱颼住修建7刖宮慟又獷以守鞏惻至。2X十鋪什趨刖文仍。2）、弱爆破開挖部。3

21、）、施作部導坑周邊的初期支護和臨時支護，即初噴 4cmit混凝土，架立格棚鋼架和I18臨時鋼架，并設鎖腳錨桿。4）、鉆設徑向錨桿后復噴混凝土到設計厚度。21）、弱爆破開?2的邰，2）、導坑周邊部分初噴4cmi混凝土。3）、接長格柵鋼架和I18臨時鋼架，并設鎖腳錨桿。4）、鉆設徑向錨桿后復噴混凝土到設計厚度。31）、仕沛后于3鄙一段正己曷后，均爆假升充邰。2）、接長I18臨時鋼架。3）、隧底周邊部分噴碎到設計厚度。4開挖部并施作導坑周邊的初期支護和臨時支護、步驟及工序同。5升型邰開胭件導現(xiàn)周邊的初期支步和恂時支步，步驟及，序同。61）、在滯后部一段距離后，弱爆破開挖部。2）、隧底周邊部分噴碎至設

22、計厚度。71）、根據(jù)監(jiān)拴量惻結果分析，存初期支護收斂后，揖除I18臨時鋼架。2）、澆筑vn部邊墻基礎與仰拱及隧底填充（仰拱與隧底填充分次施作）。-8-利用封砌模板當土=，火莊灌鞏加部封砌（拱璃W砌*執(zhí)刪作）。說明：本圖尺寸除鋼筋尺寸以mm計外，余均以 cm計;本圖為W級硬質巖地段施工工序。中壁（CD法施工工序平面示意圖圖7 （CD）法施工工序圖臺州市黃巖沙埠至茅畬公路工程一標段圖7CD法開挖工序圖。臺州市黃巖沙埠至茅畬公路工程一標段拱部WTD25空注漿錨桿，L1=2.5mR3117開挖界限邊墻4 3輛應力錨桿:超前砂漿錨桿B單元接頭三Cm混凝:噴10C20C單元拱墻二次襯砌隧底填充不息初期支護

23、之噴混凝土L2=4m三臺階臨時仰拱法施工工序橫斷面拱部WTD25空注漿錨桿，L1=2.5m導坑拱部超前支護不忌泠灣3卻蕭匚不工泣氣we t ；噂二汶z?塞螭嵌寒若遞 safe4 :30cH 500130g 500 3、 30天以后，距開挖面2.5倍洞徑以上，每星期1次。4單變形速率答允于5 nlm/d時，每天量測3次。4、質量保證體系以安質管理部門為龍頭，成立質量管理領導小組。項目負責人任質量管理領 導小組組長，班組成立 QC小組，各施工隊配備專職質檢員，在各級組織、各個 環(huán)節(jié)都有專人負責，對工程質量實施全面監(jiān)控， 從上到下形成質量控制網絡。詳 見圖11項目管理組織機構框圖和圖12質量保證體系框圖。施工過程中加強過程監(jiān)控，全面實施質量“三階段”控制原理。施工前抓好施 工技術準備關、工程材料質量檢驗關和施工過程關；施工中落實質檢人員對每道 工序操作標準、工藝流程及檢測試驗進行全過程監(jiān)督跟蹤，對執(zhí)